12.传热过程和换热器热计算基础.ppt

安徽理工大学机械工程学院 (6) 螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，优点：换热效果好；缺点：密封比较困难。 安徽理工大学机械工程学院 二、平均温差 流动方式 顺流 逆流 交叉流 (复杂流) 安徽理工大学机械工程学院 2.简单顺流及逆流换热器的对数平均温差 3.算术平均温差 安徽理工大学机械工程学院 安徽理工大学机械工程学院 【分析2】某房间用热水流过水暖管供暖，若供暖量不足，可采取什么改进方法以增加供暖？ 【分析1】野外工作者常用纸制容器烧水。设厚为0.2mm的纸的导热系数为0.9 W/(m·K)，水在大气压力下沸腾，水侧沸腾换热表面传热系数为2400 W/(m2·K)。容器用1100℃的火焰加热，火焰与纸面的表面传热系数为95 W/(m2·K)。若纸的耐火温度为200℃，试证明该纸质容器能耐火。 * 888 * 那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？不是，因为一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器，有时需要故意设计成顺流 对于有相变的换热器，如蒸发器和冷凝器，发生相变的流体温度不变，所以不存在顺流还是逆流的问题。 安徽理工大学机械工程学院 安徽理工大学机械工程学院 安徽理工大学机械工程学院 §12-1 传热过程 1.传热过程： 热量由热流体通过固体壁面传给冷流体的过程。 k为传热系数W/(m2·℃)。 在数值上，传热系数等于冷、热流体间温差为1℃、传热面积为1m2时的热流量值，是表征传热过程强烈程度的物理量。 传热过程越强，传热系数越大，反之则越弱。 安徽理工大学机械工程学院 2. 单层平壁 安徽理工大学机械工程学院 热流密度： 传热系数： 安徽理工大学机械工程学院 导热热阻 安徽理工大学机械工程学院 对流换热热阻 安徽理工大学机械工程学院 4. 多层圆筒壁 3. 多层平壁 安徽理工大学机械工程学院 例题：一房屋的混凝土外墙的厚度为?=200mm ，混凝土的热导率为?=1.5W/(m·K) ，冬季室外空气温度为tf2=-10℃, 有风天和墙壁之间的表面传热系数为h2=20W/(m2·K)，室内空气温度为tf1= 25℃,和墙壁之间的表面传热系数为h1=5 W/(m2·K)。假设墙壁及两侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化，求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。 安徽理工大学机械工程学院 解：由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为 安徽理工大学机械工程学院 根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的对流换热 安徽理工大学机械工程学院 【例11-1】已知墙厚200 mm；室内空气温度为20℃，室外的空气温度为－10℃；砖墙导热系数λ=0.95 W/(m·℃)；室内空气对墙面的对流表面传热系数h1=8 W/(m2·℃)，室外空气的对流表面传热系数h2=22 W/(m2·℃)。试求室内外空气通过单位面积砖墙传递的热量和砖墙内侧的温度。 【解】 通过单位面积砖墙传递的热量： q=(tf1-tf2)/ (1/h1+δ/λ+1/h2)=70.91 W/m2 砖墙内表面温度： tw1= tf1-q/h1=284.1 K 安徽理工大学机械工程学院 一双层玻璃，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热系数为1.05W/(m·K)；中间空气层厚5mm，设空气层只有导热作用，导热系数为0.026W/(m·K)。室内空气温度为25℃，表面传热系数为20W/(m2·K)；室外空气温度为-10℃，表面传热系数为15W/(m2·K)。 试计算： 传热过程各环节的单位面积热阻； 通过玻璃窗的热流密度和热流量。 安徽理工大学机械工程学院 作业： 11-1 安徽理工大学机械工程学院 §11-2 传热的增强和减弱 强化传热的目的：缩小设备尺寸、提高热效率、提高传热能力 削弱传热的目的：减少热量损失 安徽理工大学机械工程学院 举例：两侧分别为蒸汽和空气的金属管壁 空气侧换热系数：h1=30 W/(m2·℃) 蒸汽冷凝侧换热系数： h2=5000 W/(m2·℃) 改善空气侧的放热系数是强化传热的关键。 一、强化传热 1.强化换热的原则： 哪个环节的热阻大，就对哪个环节采取强化措施 安徽理工大学机械工程学院 2.强化换热的手段： 在表面传热系数较小的一侧采用肋壁。 二、削弱传热 增大传热总热阻 ——增加一层附加导热热阻（在需要减少散热损失的管道外敷设适当的热绝缘层） 安徽理工大学机械工程学院 强化传热的基本途径有三个方面： 1 、 提高传热系数：应采取有效的提高传